Компанія Toshiba та авіабудівний концерн Airbus уклали угоду про спільну роботу над застосуванням надпровідникових електродвигунів у майбутніх лайнерах на водневому паливі. Партнери хочуть перевірити, як така силова установка поведеться в реальній експлуатації та чи зможе вона стати основою для економічних, тихих та далекобійних літаків без вуглецевих викидів.
У центрі проєкту прототип надпровідникового двигуна потужністю 2 мегавати, який інженери Toshiba довели до готовності у 2022 році. За словами керівника напряму Фумітосі Мідзутані, агрегат вийшов удесятеро легше, ніж звичайні вироби порівнянної потужності. Для авіації такий запас по питомій потужності критичний: менша маса силової установки безпосередньо дає економію енергії та додаткову дальність.
Концепція розрахована на електричну схему тяги: електрику виробляють водневі паливні елементи, а потім її одержують надпровідникові машини, що обертають повітряні гвинти або вентилятори. Це інший шлях, ніж пряме спалювання H₂ в газотурбінному двигуні, де водень виступає звичайним паливом для камери згоряння.
Ключ до ефективності — правильне охолодження. Надпровідні матеріали працюють без електричного опору лише за кріогенних температур. На землі для цього використовують рідкий гелій (-269 ° C) і рідкий азот (-196 ° C). Водень для літака все одно потрібно зберігати в рідкому стані при -253 °C, і науковці пропонують залучити цей запас холоду відразу для двох завдань: живити паливні елементи та одночасно охолоджувати обмотки надпровідникового двигуна.
Такий подвійний контур знімає необхідність тягнути на борту окрему важку холодильну установку, зменшує втрати та підвищує загальний ККД силового ланцюжка. Якщо вдасться довести працездатність підходу, авіакомпаніям обіцяють менше споживання енергії та додаток до дальності за тих же габаритів.
Наразі команда зосереджена на перевірці життєздатності рішення в умовах цивільної авіації: вібрації, перепади температур, цикли включення та відключення, відмовостійкість електроніки та безпека кріосистем. Паралельно Toshiba розглядає й ширший спектр застосування: у перспективі подібні двигуни можуть стати в нагоді на судах, а потім — і в космічній техніці, де рахунок йде на кожен кілограм.
На тлі цієї роботи з’являються інші ініціативи навколо водню. Окрема група з Brunel University London разом із Genuine H₂ заявила про плани отримувати H₂ з морської води за допомогою відновлюваної енергії, зберігати його у вигляді молекулярного твердого матеріалу та спалювати у двигунах замість дизеля без утворення CO₂.
Більше цікавого:
- WindRunner: для чого потрібен літак довжиною більше 100 метрів
- Чому пасажирські літаки літають на висоті 10 км?
- Чарівна магія WI-FI доступу на літаках
Джерело: Toshiba